Динамические преобразователи
Могут использоваться и как микрофоны, и как телефоны:
электродинамический,или преобразователь с движущейся катушкой (рис. 1.3.5.а); магнитодинамический, или преобразователь с движущимся магнитом (рис. 1.3.5.6).
Рисунок 1.3.5 Разновидности Рисунок 1.3.6 Схема включения преобразователей электродинамического микрофона
Они имеют катушку и магнит, которые могут двигаться относительно друг друга. В преобразователе электродинамического типа магнит закреплен. Катушка, подвешенная в магнитном поле на мембране, может двигаться. Большинство громкоговорителей работает именно таким образом. В преобразователях магнитодинамического типа катушка зафиксирована, а магнит может двигаться. Если преобразователь используется как микрофон, то звуковой сигнал генерирует ЭДС в катушке, которая, в свою очередь, выдает напряжение на выходе. Если устройство используется как телефонный капсюль, то электрический сигнал будет генерировать переменное магнитное поле, что приводит к движению мембраны. Динамические преобразователи имеют низкое сопротивление (несколько десятков Ом). Они могут выдавать звук очень высокого качества. Но они низко чувствительны, при использовании в режиме микрофона их чувствительность не превышает 1 мВ/Па. Схема включения электродинамического микрофона представлена на рисунке 1.3.6.При использовании электродинамического микрофона для обеспечения нормальной слышимости и разборчивости в схему вводится дополнительный усилитель, включенный по схеме с общим эмиттером. При этом резистор R2 задает начальное смещение на базу.
Конденсатор С1 — разделительный, а резистор R1 служит для устранения возбуждения усилителя. Электродинамические микрофоны имеют большое количество разновидностей, например, МВ-200, МД-81, МДМ-7.
Магнитные преобразователи Магнитные преобразователи называются иногда преобразователями с качающимся якорем, имеют магнит с воздушным зазором. В зазоре двигается кусочек железа, смонтированный на гибкой мембране (рис. 1.3.7). При колебаниях мембраны кусочек железа воздействует на магнитное поле, чем генерирует ЭДС в обмотке. Так действует этот преобразователь в качестве микрофона.
Если преобразователь используется в качестве телефона, то сигнал переменного тока в обмотке будет генерировать магнитное поле. Оно будет воздействовать на магнитное поле кусочка железа. Движения кусочка железа преобразуются в звук колеблющейся мембраной.
Магнитные преобразователи не обеспечивают высокого качества звучания. Частотная характеристика неравномерна, поэтому возникают сильные нелинейные искажения. Чувствительность магнитных преобразователей довольно высокая, а полное сопротивление мало (несколько сотен Ом). Они мало применяются.
|
Рисунок 1.3.7 Принцип действия магнитного преобразователя
Пьезоэлектрические преобразователиНекоторые материалы генерируют напряжение, когда их механически деформируют. Этот процесс может быть и обратным, приложенное напряжение деформирует материал. Этот эффект называется пьезоэлектрическим и может быть использован для создания недорогих микрофонов, телефонов и излучателей. Электрические пьезоэлектрики ведут себя как конденсаторы емкостью в несколько десятых долей нанофарады.
Усилитель, управляющий пьезоэлектрическим преобразователем, должен быть скрупулезно рассчитан, потому что емкостная характеристика преобразователя нестабильна. Чувствительность пьезоэлектрического преобразователя достаточно высока, если последний используется в качестве микрофона (около 10 мВ/Па). Но при использовании в качестве телефона чувствительность низкая.
Частотная характеристика пьезоэлектрического преобразователя неравномерная. Специально созданный корпус (рис. 1.3.8), который амортизирует резонансные пики, может существенно улучшить частотную характеристику преобразователя. Часто пьезоэлектрические преобразователи используются в качестве акустического элемента электронного звонка. Резонансный эффект позволяет достичь очень высокого уровня громкости.
На рисунке 1.3.8 приведена схема ТВУ, использующая пьезоэлектрический преобразователь ЗП-3 [34]. У этого ТВУ одна частота тонального генератора и отсутствует пороговая схема отключения генератора при пониженном напряжении питания.
Рисунок 1.3.8 Принцип действия Рисунок 1.3.9 Пьезоэлектрический
пьезоэлектрического преобразователя преобразователь ЭП-3 в ТВУ
Резистор R1 ограничивает ток через стабилитрон VD1, который вместе с выпрямительным диодом VD2 и сглаживающим конденсатором С2 представляют собой схему питания вызывного устройства. Схема состоит из двух мультивибраторов. Мультивибратор на логических элементах DD1.1, DD1.2 генерирует частоту порядка 15 Гц и управляет вторым мультивибратором на логических элементах DD1.З и DD1.4, с выхода которого сигнал звуковой частоты 3,5 кГц поступает на пьезоэлектрический излучатель ЗП-3.
Электростатические микрофоныимеют заряженный конденсатор с гибкой пластинкой, которая может двигаться под воздействием звуковых сигналов. Такие движения приводят к изменению емкостного сопротивления и следовательно, к изменению напряжения в микрофоне по закону:
U = Q/C, (1.12)
где Q — заряд конденсатора, который остается постоянным (рисунок 1.3.9.а)
Электростатический микрофон является достаточно чувствительным (около 10 мВ/Па), но требует чрезвычайно высокого сопротивления изоляции, чтобы избежать утечки заряда. Часто этот микрофон включают как предусилитель, чтобы уменьшить сопротивление до необходимой величины в несколько Ом.
На рис. 1.3.9.б приведена схема, объясняющая принцип работы электростатического (конденсаторного) микрофона. Выполненные из электропроводного материала мембрана (1) и электрод (2) разделены изолирующим кольцом (3) и представляют собой конденсатор. Жестко натянутая мембрана под воздействием звукового давления совершает колебательные движения относительно неподвижного электрода. Конденсатор включен в электрическую цепь последовательно с источником напряжения постоянного тока G и активным нагрузочным сопротивлением R. При колебаниях мембраны емкость конденсатора меняется с частотой воздействующего на мембрану звукового давления. В электрической цепи появляется переменный ток той же частоты. На нагрузочном сопротивлении возникает переменное напряжение, являющееся выходным сигналом микрофона.
а) принцип действия;
б)схема включения
Рисунок 1.3.10 Электростатический преобразователь
Электретные микрофоны по принципу работы являются электростатическими. Постоянное напряжение у них обеспечивается зарядом электрета, тонким слоем нанесенного на мембрану и сохраняющим этот заряд многие годы.
Поскольку электростатические микрофоны обладают высоким выходным сопротивлением, то для его уменьшения, как правило, в корпус микрофона встраивают истоковый повторитель на полевом n-канальном транзисторе с р-n переходом. Это позволяет снизить выходное сопротивление до величины нескольких кило Ом и уменьшить потери сигнала при подключении к входу усилителя сигнала микрофона.
На рис. 1.3.11.а приведены схематический разрез и внутренняя схема электретного микрофона с тремя выводами МКЭ-3, а на рис. 1.3.11.в — схема микрофонного усилителя.
У электретных микрофонов с двумя выводами выход микрофона выполнен по схеме усилителя с открытым стоком. На рис. 1.3.11.б приведена внутренняя схема электретного микрофона с двумя выводами МКЭ-389-1. Схема включения такого микрофона приведена на рис. 1.3.12.а По этой схеме можно подключать практически все электретные микрофоны с двумя выводами. Необходимость согласования обусловлена тем, что выход электретного микрофона, выполненный на полевом транзисторе, обладает высоким сопротивлением, соизмеримым с входным сопротивлением усилителя. Вследствие этого образуется делитель напряжения, ослабляющий сигнал.
Эмиттерный повторитель уменьшает выходное сопротивление микрофона, в результате чего все напряжение сигнала прикладывается ко входу усилителя. В этом случае усиление возрастает настолько, что приходится применять меры против возбуждения. Возбуждение устраняется увеличением сопротивления балансного резистора противоместной схемы (например, RЗ на рис. 1.3.12.в) примерно вдвое. Систематизированный материал по электронным микрофонам [9] сведен в табл. 1.3.2, а внешние виды и габаритные размеры в натуральную величину приведены на рисунках /9/с
В большинстве электронных ТА применяются именно электретные микрофоны. Они имеют повышенные электроакустические и технические характеристики.
Рисунок 1.3.11Электретный микрофон МКЭ-3:
а — схематический разрез, б — внутренняя схема, в — схема микрофонного усилителя; 1 — мембрана; 2 — металлическое кольцо; 3 — неподвижный электрод; 4 — металлическая втулка; 5 — углубление в НЭ; 6 — металлический слой; 7 — изоляционное кольцо; 8 — корпус; 9 — вкладыш; 10 — резистор R; 11 — полевой транзистор; 12 — корпус; 13 — отверстие в дне корпуса; 14 — выводы
а)внутренняя схема; б)схема включения ; в) схема согласования Rвх микр.
Рисунок 1.3.12 Электретный микрофон МКЭ- 389-1
Таблица 1.3.2 Основные характеристики электретных микрофонов
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:
©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.
|